我們平時(shí)看到內(nèi)存條，有的上面單面有8個(gè)內(nèi)存顆粒：

1R X 8 DIMM

有的則有16個(gè)內(nèi)存顆粒：

2R X 4 DIMM；多出來幾個(gè)顆粒是ECC校驗(yàn)用

甚至還有單面32個(gè)顆粒的超高怪物：

4R X 4 DIMM

前文中我們討論了服務(wù)器能夠支持的內(nèi)存最大容量：

老狼：服務(wù)器最大內(nèi)存是多少？制約因素有些什么呢？?zhuanlan.zhihu.com

我們得出了結(jié)論：最大內(nèi)存是由能夠插多少條內(nèi)存決定的，因?yàn)槊扛鶅?nèi)存條現(xiàn)在最大128GB，整體內(nèi)存容量就被限制了下來，這不是錢多錢少的問題。有讀者對每根內(nèi)存條的極限容量感興趣。是不是我們有錢，可以通過不停增加顆粒數(shù)目來堆出超高內(nèi)存容量的內(nèi)存條呢？答案當(dāng)然是否定的了。今天我們就一起來探討一下問什么。

首先我們假定不考慮內(nèi)存顆粒能不能做出這么大的容量，僅僅理論探討。限于篇幅，為了簡化討論范圍，我們給問題設(shè)置了一些限制：

1.僅討論大家DDR4，包括UDIMM DDR4和RDIMM DDR4。DDR3因?yàn)楸旧碇С值娜萘烤托《一疽驯惶蕴?#xff0c;我們就不必哀悼它了。DDR5目前還沒有上市，我們等它成熟后再來重新回顧它的理論極限。LRDIMM會(huì)有些許顧及，擔(dān)不是重點(diǎn)。

2.討論基于DDR內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)：JEDEC標(biāo)準(zhǔn)。

內(nèi)存條的容量和它的基本單位：內(nèi)存顆粒的組織方式息息相關(guān)。如果我們仔細(xì)看上面那三種內(nèi)存條和我的注解，你能不能發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律呢？細(xì)心的同學(xué)也許發(fā)現(xiàn)了：越大的內(nèi)存容量，nR中的n就越大；與此相反，越大的內(nèi)存容量，X n中的n反而越小。這是為什么呢？我們需要從DRAM的原理講起。

DRAM原理

內(nèi)存DRAM的每個(gè)單元可以看作一個(gè)晶體管和一個(gè)電容的組合：

電容負(fù)責(zé)存儲(chǔ)，充過電時(shí)是1，沒充過電是0，這就是內(nèi)存是如何存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。晶體管是個(gè)開關(guān)，用于選中該電容。Word line被選中，晶體管導(dǎo)通，電容的就和bit line導(dǎo)通，可以讀出0和1。正是因?yàn)閮?nèi)存每個(gè)單元如此簡單，才能如此大規(guī)模組織起來，形成低價(jià)而密度很高的內(nèi)存顆粒。

這種方式設(shè)計(jì)簡單，但是在充放電時(shí)電壓和電荷管理有很多麻煩。所以引入了Sense Amplifier。單元就變成了這樣：

單元還是只有一個(gè)電容和一個(gè)晶體管。但Sense Amp就復(fù)雜了不少：

示意圖

Sense Amp一般由6個(gè)以上的晶體管組成。比較昂貴，但是因?yàn)檎麄€(gè)bank只有一組Sense Amplifier，所以問題不大，而且好處不少。

好了，有了單個(gè)單元，我們來組成一個(gè)內(nèi)存組試試：

綠色箭頭是Sense Amp

看起來簡單而優(yōu)美，一個(gè)word line,選中后所有16單元都被Sense Amp緩存，漂亮！慢著，似乎那里不對？是的，這樣效率太低，原來1個(gè)單元有1個(gè)晶體管和一個(gè)電容組成，現(xiàn)在平均變成了7個(gè)晶體管和1個(gè)電容，這和DRAM的低成本設(shè)計(jì)目標(biāo)是違背的，必須減少Sense Amp的個(gè)數(shù)。有沒有更好的解決辦法呢？

這樣好多了，還是16個(gè)存貯單元，但是僅僅用了4個(gè)sense amp，代價(jià)是word line從一個(gè)變成了4個(gè)。這是減低成本必須付出的代價(jià)。現(xiàn)在我們推廣成更大的形式：

bank里的每個(gè)row共享一個(gè)word line，行激活A(yù)CT后，該row上的word line高電平，row上的存儲(chǔ)內(nèi)容會(huì)被該bank的Sense Amplifier緩存。這個(gè)內(nèi)存單元有32個(gè)行地址（row address），32個(gè)列，5個(gè)列地址（column address）。地址線太多，有沒有辦法減低呢？如果一次列選中能夠送出多個(gè)內(nèi)容就好了：

X 4 內(nèi)存array，32 Bit位寬

這樣同樣尋址這些單元，但列地址從5個(gè)，減小成3個(gè)。太棒了！

我們知道，X86的cache line是64 Bytes（感謝 @照貓畫虎 @RLuo 發(fā)現(xiàn)原文中這個(gè)問題），它會(huì)一次向內(nèi)存控制器請求整個(gè)cache line。內(nèi)存控制器發(fā)現(xiàn)他們是連續(xù)的地址后，會(huì)用一次用burst方式讀取8個(gè)字長，每字長是64個(gè)bits。64個(gè)bits是內(nèi)存控制器讀取的最小單位。這非常重要，為了完成必要條件，我們必須繼續(xù)擴(kuò)展內(nèi)存單元：

X 4 內(nèi)存array，64Bit位寬

我們數(shù)一下，共有16個(gè)column，4個(gè)column address。繼續(xù)擴(kuò)張成DDR4標(biāo)準(zhǔn)的4個(gè)bank就變成了：

X 4 內(nèi)存array，64Bit位寬，4個(gè)bank

至于什么是bank，可以見我的這幾篇入門文章：

老狼：內(nèi)存系列一：快速讀懂內(nèi)存條標(biāo)簽?zhuanlan.zhihu.com老狼：內(nèi)存系列二：深入理解硬件原理?zhuanlan.zhihu.com

這就是現(xiàn)代內(nèi)存組成的原理。

好了，我們可以回過頭來看看： nR X m是啥意思了。

1.R是Rank的縮寫，n是多少有個(gè)Rank。每個(gè)Rank有自己的片選信號(hào)：CS。各個(gè)rank單獨(dú)工作，JEDEC標(biāo)準(zhǔn)DDR4可以取1，2，4個(gè)rank。

2.X m中的m就是前面講的每個(gè)列的位寬，X4就是每列輸出4個(gè)bit，X8就是每列輸出8個(gè)bit。JEDEC標(biāo)準(zhǔn)只有4，8，16，三個(gè)選項(xiàng)。

明顯的rank越多，用同種內(nèi)存顆粒，可以做出的內(nèi)存條容量就大。那么是不是內(nèi)存顆粒X m，m越大，內(nèi)存就大呢？恰恰相反，同樣容量的內(nèi)存顆粒，m越小，就可以用更多的內(nèi)存顆粒拼起來，組成大內(nèi)存。我們看個(gè)例子：

同樣4Gb（注意這里是小b)的內(nèi)存顆粒，為了組成64 Bit的位寬，我們可以用16個(gè)X 4顆粒，那么總?cè)萘渴?#xff1a;

4 Gb X （64/4）= 64 Gb = 8GB

而用X 16的顆粒呢？只能用4個(gè)：

4 Gb X （64/16）= 16Gb = 2GB

那么單內(nèi)存顆粒是不是容量就可以無窮大呢？并不是。

內(nèi)存顆粒容量限制

內(nèi)存顆粒并不能無限變大，因?yàn)闆]有那么多地址線。盡管從DDR開始，JEDEC標(biāo)準(zhǔn)就不停的增加地址線，但到了DDR4，地址還是有限的，這也是DDR5必須盡早出來的原因之一。地址線的多少?zèng)Q定了可以尋址多大空間，也決定了單顆內(nèi)存容量的上限。

我們來看看DDR4對地址線的定義：

1.行地址：A0～A17共18根

2.列地址：A0～A9

3. Bank Addr：BA0，BA1兩個(gè)

4. Bank Group: BG0，BG1兩個(gè)

好了，我們可以來算算顆粒的容量了，如果我們用X4的顆粒

(2^18) X (2 ^10) X(2^2) X (2^2) X 4 = 16Gb

我們來算一下DIMM的容量：

16 Gb X 16個(gè) X 4個(gè)rank = 128GB

這就是單根內(nèi)存條的理論最大容量。

結(jié)論

單根UDIMM/RDIMM的容量最大128GB，這是JEDEC的標(biāo)準(zhǔn)所允許的最大容量。LRDIMM可以達(dá)到更大容量。它的原理我們今后再講。

另外我們看到，如果選用X16的顆粒，單顆顆粒可以容量更大，但是總?cè)萘渴苤荒苡?個(gè)顆粒的限制，還是不能超過64GB。而同樣容量的內(nèi)存顆粒，因?yàn)閱卧獢?shù)目相同，成本差別不大，為了組成更大內(nèi)存，內(nèi)存條廠商往往選擇x 4的來組成大容量內(nèi)存。這也就為什么超大容量內(nèi)存條總是X 4的原因。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的使用未初始化的内存是什么意思_单根内存条的极限容量是多少？内存条上的2R X 8代表了什么意思？...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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